高穩(wěn)定性拼接鏡支撐及其位姿調(diào)整機(jī)構(gòu)是我國未來實現(xiàn)大口徑天基光學(xué)系統(tǒng)的核心裝備。利用六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)對拼接鏡進(jìn)行位姿調(diào)整是實現(xiàn)光學(xué)共相的有效手段之一。六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)在加工、裝配過程中,不可避免地引入加工及裝配誤差,從而導(dǎo)致實際結(jié)構(gòu)參數(shù)與理論結(jié)構(gòu)參數(shù)存在一定偏差,使得運(yùn)動學(xué)模型不準(zhǔn)確。由于結(jié)構(gòu)參數(shù)偏差的存在,六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)按照指令進(jìn)行運(yùn)動時,實際位姿與模型理論位姿會存在一定偏差。采用迭代法可使拼接鏡達(dá)到目標(biāo)位姿,但效率低下,而通過參數(shù)標(biāo)定對誤差進(jìn)行補(bǔ)償,提升調(diào)整精度及效率,是一種經(jīng)濟(jì)而高效的手段。本文針對六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的參數(shù)標(biāo)定展開系統(tǒng)的研究,對于提升拼接鏡調(diào)整精度及效率,改善標(biāo)定方法都具有重要意義,主要研究內(nèi)容包括:首先依據(jù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)閉環(huán)特性及全微分理論,推導(dǎo)了并聯(lián)機(jī)構(gòu)位姿誤差與結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差之間的關(guān)系,建立了六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位姿誤差模型。利用數(shù)值仿真定量分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差對絕對位姿的影響�；诓⒙�(lián)機(jī)構(gòu)絕對位姿誤差模型,提出了相對位姿誤差模型,利用數(shù)值仿真定量分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差對相對位姿的影響�？偨Y(jié)出結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差對位姿誤差的影響規(guī)律,得到了影響并聯(lián)機(jī)構(gòu)位姿精度的主要因素。其次分析了目... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：179 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)簡圖

基于正交位移測量系統(tǒng)的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定研究12體的自由度F>0，它就可以成為一個機(jī)構(gòu)，即表明各構(gòu)件間可有相對運(yùn)動；如果F=0，則它將是一個結(jié)構(gòu)（structure），即已退化為一個構(gòu)件。機(jī)構(gòu)自由度又有平面機(jī)構(gòu)自由度和空間機(jī)構(gòu)自由度[60]。一個原動件只能提供一個獨立參數(shù)。六自由度Stewart平臺的自由度數(shù)可以由下式計算[18]：16(1)niiFnmf（2.1）式中，n為構(gòu)件總數(shù)，m為運(yùn)動副總數(shù)，if為各個運(yùn)動副的自由度數(shù)。對于6UPS型六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其構(gòu)件數(shù)為14，運(yùn)動副數(shù)為18，其中包括6個1自由度圓柱副，6個2自由度虎克鉸，6個3自由度萬向鉸。代入計算公式，可以計算得到并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)為6。2.4平臺坐標(biāo)系確定為了求解動平臺的空間位置關(guān)系及對動平臺運(yùn)動姿態(tài)進(jìn)行控制，需要建立兩個坐標(biāo)系：動坐標(biāo)系和定坐標(biāo)系[61]。如圖2.2，在Stewart平臺的動平臺上建立動平臺坐標(biāo)系PXYZ（以下簡稱動系,用符號P表示），其原點P位于動平臺幾何中心，Z軸垂直于動平臺的上表面。在定平臺建立定平臺坐標(biāo)系BXYZ（以下簡稱定系，用符號B表示）其原點B位于定平臺的幾何中心，z軸垂直于定平臺的上表面。定平臺的6個鉸點用iB（i=1,2,3,4,5,6)來表示，動平臺的6個鉸點用iP來表示。圖2.2六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系示意圖Figure2.2Coordiatesystemdiagramof6-DOFparallelmechanism

基于正交位移測量系統(tǒng)的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定研究18MMBPEBPETTTT（2.23）同理，如果MBT，BPT，MET均為已知，則可計算出PET，即PB1M1MEPBETTTT（2.24）為了直觀地描述上述坐標(biāo)變換，可以將上述的位姿關(guān)系表示成空間尺寸鏈的形式[67]，如圖2.4所示。圖2.4空間尺寸鏈Figure2.4Spatialdimensionchain通過坐標(biāo)變換的傳遞，任一變換矩陣都可以用其余的變換矩陣來表示。2.7并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行學(xué)分析有兩個基本問題，即正解、逆解問題。正、逆解問題是并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)行學(xué)研究的核心內(nèi)容之一，同時又是分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間、實現(xiàn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)控制和精度補(bǔ)償?shù)闹匾碚摶A(chǔ)[7]。其中，正解是已知機(jī)構(gòu)主動件的長度，求解機(jī)構(gòu)輸出件的位姿；逆解是已知輸出件的位姿，求解機(jī)構(gòu)輸入件的長度。同串聯(lián)機(jī)構(gòu)相反，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的逆解簡單，并且具有一對一的解析解，因此為基于逆解的工作空間分析和運(yùn)動學(xué)控制提供了方便。但是，正解卻極其復(fù)雜，一直是并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)行學(xué)研究的難點之一，它是并聯(lián)機(jī)構(gòu)理論分析的基礎(chǔ)，在實際應(yīng)用中具有重要的意義[18]。2.7.1運(yùn)動學(xué)逆解已知動平臺位姿，求各支鏈長度，就是求六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)逆解。六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖如圖2.5所示，1,2,6iB（i，）為定平臺鉸點，位

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3262014